引言 凹凸棒是一种碱土金属的含水镁铝硅酸盐粘

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1、引言凹凸棒是一种碱土金属的含水镁铝硅酸盐粘引言　　　　凹凸棒是一种碱土金属的含水镁铝硅酸盐粘土矿物，是天然纳米结构矿物材料，具有良好的吸附性、阳离子交换能力和较大的内、外表面积，对各类有机污染物有良好的吸附效果。此外，因其具有纳米材料的属性，还可以作为催化剂载体。这些物理化学性能为一般粘土矿物所无法比拟。我国凹凸棒资源储量丰富，仅甘肃临泽、江苏盱眙所探明储量就大于其他总和。另外，凹凸棒开采成本不高，许多学者对凹凸棒的应用进行了大量的研究，但对于废水中染料吸附的研究较少。凹凸棒如能作为脱色剂使用，则可以大大降低脱色成本。　　凹凸棒的理论化学式为Mg5Si8O2

2、0(OH)2(OH2)4·4H2O，其结构已由Bradley[1]于1940年提出。　　染料废水是公认的较难处理的工业废水之一。据统计，我国染料的年产量已超过德国和美国而居世界第一，随之而来的是大量的染料废水排放。[2]染料废水具有污染物浓度高，色度深，可生化性差，处理难度大，对水环境危害严重等特点。特别是含阳离子型难生化降解的染料废水，本身对微生物有毒害作用。有关阳离子染料废水的脱色研究，国内外已试用多种方法，包括离子交换法、吸附法、臭氧氧化法、化学生物法等，但处理效果难以令人满意。现在比较普遍的吸附法中，常用的吸附剂是活性炭，但由于有耗量大、成本高等缺陷

3、，寻求成本低廉、效果好的天然吸附剂已成为各国研究的热点。[3]　　结晶紫别名龙胆紫、甲紫，属含多环芳烃类碱性染料，分子式为C25H30ClN3。这类多环芳烃染料属于重要的难降解有机物。医疗废水和印染废水中经常含有结晶紫。在染色排放废水中的残余染料能够积累，会对受纳水体产生较大的有机性污染，破坏水体的生态系统，并使水体带有各种使人不愉快的颜色。另外，结晶紫还属于有毒有害物质，中等毒性。（作文网zg/L，所以分别配制浓度为0.10mg/l、0.20mg/l、0.40mg/l的结晶紫溶液各200ml，置于锥形瓶中，加入磁力搅拌子，放入恒温加热磁力搅拌器搅拌15mi

4、n使之完全溶解。　　1.2.2结晶紫的吸附　　取配制好的三种不同浓度结晶紫溶液于三个锥形瓶中，各取50ml，分别按的用量水平加入凹凸棒，置于恒温振荡培养箱中，以300r/min的速度振荡一定时间。　　1.2.3正交试验　　按表选取的实验安排分别完成1——9号实验，完成后离心分离，取上清液，测定各溶液的吸光度，重复三次，取其平均值，并按以下公式分别计算出各因素水平下的脱色率：　　脱色率=（A0-Ae）/A0100%　　1.2.4凹凸棒的提纯与改性　　提纯：取分散剂（六偏磷酸钠，质量为凹凸棒的3%）溶于去离子水形成均相溶液，在60℃，高速磁力搅拌下加入凹凸棒（凹

5、凸棒的质量浓度为10%），持续搅拌30min，之后以重力沉降法分离，取上层溶液蒸发结晶，在105℃下烘干。干燥后研磨粉碎，过200目筛，得到提纯凹凸棒，备用。[8]　　酸化改性：凹凸棒矿石经机械粉碎过200目筛网筛分预处理后，加入去离子水搅拌并煮沸30min，冷却后抽滤，加入2%表面活性剂（十六烷基三甲基溴化铵），3%硫酸进行酸活化处理，然后离心去水，之后在恒温鼓风干燥箱中干燥，最后将样品研磨粉碎，过200目筛，备用。　　超声波有机改性：取一定量的过筛凹凸棒，加入去离子水搅拌并煮沸30min，以十六烷基三甲基溴化铵作为改性剂，按质量分数2%加入其中，置于超声

6、波清洗器中，在30℃，40KHz下超声震荡30min，之后离心脱水，在恒温鼓风干燥箱中干燥，最后将样品研磨粉碎，过200目筛，备用。[9]　　1.2.5对比实验　　在正交实验得出的最佳条件下，取同样质量的活性炭（现有吸附效果较好的吸附剂）与改性凹凸棒在同样条件下进行脱色，完成后凹凸棒脱色样品离心分离，活性炭脱色样品进行抽滤，各取上清液，测定其吸光度，重复三次，取其平均值，作为对比。　　2.3.5吸附机理分析　　通过文献可知，提纯凹凸棒由于去除了杂质，所以其各方面性能都有较大提高；酸改性的凹凸棒对无机阳离子吸附效果较好；而超声改性对有机物吸附效果较好。　　凹凸

7、棒石的超声改性采用有机表面活性剂作为改性剂，用长碳链有机阳离子取代凹凸棒石间无机阳离子，使层间距扩大，同时凹凸棒石颗粒表面也能吸附部分无机阳离子，晶格内外部分结晶水、吸附水也可能被有机物取代，从而改善疏水性，增强了其吸附有机物的能力。　　　　3结论　　　　通过实验发现，采用超声改性的方法凹凸棒作为吸附剂，对水溶液中的阳离子染料结晶紫具有很好的去除效果。吸附剂用量、污染物浓度是影响吸附效果的主要因素，而达到吸附平衡后，吸附时间的影响不大。在适宜的条件下，结晶紫的脱色率达到97.88%，与活性炭吸附效果相差无几，取得了令人满意的结果，进一步优化实验方案将会取得更

8、好的效果；另外，对COD的去除也达到排放标准。由于该